產(chǎn)業(yè)界對(duì)噴涂式(spray-on)太陽(yáng)能電池技術(shù)已經(jīng)夢(mèng)想了十年，現(xiàn)在 IBM 的加拿大研發(fā)中心由包括多倫多大學(xué)(University of Toronto)在內(nèi)之七所大學(xué)組成的聯(lián)盟有可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)噴涂式太陽(yáng)能技術(shù)的關(guān)鍵。IBM研究人員透露，噴涂式太陽(yáng)能電池技術(shù)的秘密成分是膠狀量子點(diǎn)(colloidal quantum dots)。
IBM員工、目前以博士后研究員身分參與多倫多大學(xué)教授Ted Sargent所率領(lǐng)之團(tuán)隊(duì)的Illlan Kramer表示：“膠狀量子點(diǎn)是懸浮在液相中的半導(dǎo)體奈米粒子，非常微小、肉眼不可見(jiàn)，但是能讓溶液看起來(lái)是黑色的，就像墨水一樣。當(dāng)你有像這樣的材料，你就能盡情想像該怎么將它們沉積到薄膜上利用噴墨印刷、狹縫擠壓涂布(slot die coating)或是噴涂方法。”他指出，研究團(tuán)隊(duì)用油墨溶液以及噴涂霧滴尺寸的膠狀量子點(diǎn)，都達(dá)到了在接觸基板同時(shí)就幾乎干燥的效果。
量子點(diǎn)在高亮度LED以及創(chuàng)新的窗戶內(nèi)建太陽(yáng)能電池中有越來(lái)越多應(yīng)用，IBM的加拿大研發(fā)中心與多倫多大學(xué)相信，他們已經(jīng)朝向利用量子點(diǎn)在本世紀(jì)實(shí)現(xiàn)噴涂式太陽(yáng)能電池技術(shù)的道路前進(jìn)。Kramer將新開(kāi)發(fā)的制程技術(shù)叫做SprayLD，因?yàn)槭遣捎迷訉映练e(ALD)設(shè)備；他表示，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在平面玻璃基板、軟性塑膠基板以及半球形玻璃基板上嘗試過(guò)噴涂技術(shù)，而且利用以上三種基板都成功產(chǎn)出了具功能的元件。
其中平面玻璃基板是最符合大量生產(chǎn)應(yīng)用的模擬方案，至于軟性基板以及半球型基板則是需要考量到可制造性；Kramer表示，若采用軟性基板，可以考慮采用像是印刷報(bào)紙那樣的卷軸式制程。至于透過(guò)半球型玻璃基板完成的概念驗(yàn)證，研究團(tuán)隊(duì)則設(shè)想出未來(lái)能直接將太陽(yáng)能電池材料噴涂到非平面的物體表面上，例如飛機(jī)機(jī)翼或汽車擋泥板。
SprayLD技術(shù)能直接應(yīng)用在不限形狀的幾乎各種表面上進(jìn)行量產(chǎn)，Kramer的愿景是利用卷軸式制程打造出能應(yīng)用在各種表面的薄膜，例如陽(yáng)臺(tái)上的家具或是飛機(jī)機(jī)翼、汽車外殼等；接下來(lái)研究人員將進(jìn)一步將該技術(shù)最佳化以提升效率。Kramer表示，目前研究團(tuán)隊(duì)的噴涂式太陽(yáng)能電池已經(jīng)達(dá)成了8.1%的能源轉(zhuǎn)換效率，而他們將致力于將效率提升到10%的商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵門檻。
Kramer指出：“我們正在持續(xù)改善其能源轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)也試圖將制程升級(jí)到支援生產(chǎn)更大尺寸的太陽(yáng)能電池；預(yù)期在5~10年內(nèi)，人們就能在市場(chǎng)上看到采用該技術(shù)的太陽(yáng)能電池。”IBM的加拿大研發(fā)中心是在2012年與七所大學(xué)合作成立，總投資金額為2.1億美元(其中IBM投資1.75億美元)。
